ELECTRIC, WITH AN EDGE
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ELECTRIC, WITH AN EDGE
Con el desarrollo económico, el consumo de electricidad en la industria del papel sigue aumentando. Para mejorar la producción de ahorro de energía, la selección de transformadores de distribución para las empresas de fabricación de papel es particularmente importante. Transformador de distribución de tipo seco común y transformador de distribución sumergido en aceite.
Tomemos como ejemplo una gran empresa de fabricación de papel.
Hay un total de 52 transformadores de distribución de energía de 10/0,69 (0,4) kV instalados, y la capacidad instalada del transformador es de 129.000 kVA; reducir el consumo de energía por unidad de producto no solo puede reducir los costos sino también contribuir a la conservación de energía y la protección del medio ambiente.
Por lo tanto, es de gran importancia mejorar la eficiencia operativa de los transformadores de distribución y reducir la pérdida de la red de distribución.
Los transformadores de distribución son uno de los equipos más utilizados en las redes eléctricas. Los transformadores de distribución pasan por todos los enlaces del sistema de energía.
En la subestación de fábrica y la red de distribución, el número y la capacidad total de los transformadores de distribución son muy grandes.
En términos generales, toma de 3 a 5 veces el proceso de conversión de voltaje desde la generación de energía hasta el consumo de energía. En este proceso, los transformadores de distribución producirán diversas pérdidas, incluida la pérdida de potencia activa y la pérdida de potencia reactiva.
Los transformadores de distribución comunes se dividen en transformadores de distribución sumergidos en aceite y transformadores de distribución de tipo seco.
En esta etapa, los transformadores de distribución sumergidos en aceite de 10 kV convencionales en el mercado incluyen principalmente las series S9, S11 y S13;
Los transformadores de distribución de tipo seco incluyen las series SCB9, SCB10, SCB11, SCB13, SCBH15, SGB9, SGB10, SGB11, SGB13 y SGBH15.
Los transformadores de la serie S9 comenzaron a producirse en la década de 1990, utilizando materiales magnéticos y conductores de alta calidad y una nueva estructura, y el núcleo del transformador adopta una estructura conjunta de tres etapas.
Esto reduce efectivamente la pérdida sin carga;
La compresión de la bobina adopta madera laminada, lo que aumenta el área de compresión de la superficie del extremo de la bobina y mejora la resistencia a cortocircuitos del producto.
Los transformadores de la serie S11 se produjeron en 2005. El núcleo del transformador está hecho de láminas de acero al silicio laminadas en frío de alta calidad laminadas con juntas completamente oblicuas de varias capas, lo que reduce la pérdida magnética por fuga causada por las juntas durante la operación del transformador.
Los devanados de alto y bajo voltaje están hechos de cobre libre de oxígeno.
El bobinado continuo aprovecha al máximo la orientación de la lámina de acero al silicio. La mejora de este proceso reduce en gran medida la pérdida, mejora el factor de potencia y reduce la pérdida de la línea de la red eléctrica.
Los transformadores de la serie S13 son transformadores de potencia sumergidos en aceite totalmente sellados con núcleo bobinado trifásico.
Actualmente es el producto transformador de distribución ahorrador de energía con mejor índice de desempeño. El transformador de núcleo devanado tridimensional de tipo abierto S13 es un nuevo producto lanzado basado en el transformador de ahorro de energía de núcleo devanado S11.
Los núcleos de los transformadores de la serie S13 están dispuestos en forma de triángulo sin costuras. Están enrollados en un equipo especial, lo que reduce en gran medida la resistencia magnética, reduce la corriente sin carga entre un 70 % y un 85 %, mejora el factor de potencia y reduce la pérdida de la red eléctrica.
La estructura del núcleo enrollado se encuentra en un estado de ajuste natural, no se requieren abrazaderas para apretar, lo que evita el deterioro del rendimiento debido a la sujeción y reduce la pérdida sin carga entre un 20 % y un 45 %.
Al mismo tiempo, el núcleo enrollado en sí mismo es un todo sin costuras, la estructura es compacta y el nivel de ruido se reduce entre 7 y 10 dB.
En comparación con los transformadores de distribución sumergidos en aceite, los transformadores de distribución de tipo seco se refieren a transformadores en los que el núcleo y los devanados no están sumergidos en aceite aislante.
En la actualidad, los transformadores de distribución de tipo seco se utilizan cada vez más en el desarrollo del campo de la energía eléctrica. Debido a los diferentes métodos de enfriamiento, se puede dividir en transformadores de distribución de tipo seco (AN) enfriados por aire natural y transformadores de distribución de tipo seco (AF) enfriados por aire forzado;
Debido a los diferentes medios de aislamiento, se puede dividir en transformadores de distribución de tipo seco fundidos con resina epoxi serie SCB (que utilizan resina epoxi como medio aislante) y transformadores de distribución de tipo seco no encapsulados aislados serie SGB (el material aislante es papel Nuomac pintura DuPont );
Debido a los diferentes materiales del núcleo, se puede dividir en transformadores de distribución de tipo seco con núcleo de lámina de acero al silicio (serie SCB, SGB) y transformadores de distribución de tipo seco con núcleo de aleación amorfa (serie SCBH, SGBH).
Los transformadores de distribución de la serie SCB son transformadores de distribución de tipo seco fabricados mediante un proceso de fundición. Debido a sus características libres de aceite, ignífugas, no contaminantes, inteligentes, de baja pérdida, seguras, a prueba de explosiones, libres de mantenimiento, de tamaño pequeño y livianas, pueden ir directamente al centro de carga para el suministro de energía.
Los transformadores de distribución de tipo seco generalmente tienen las siguientes características:
Las empresas de fabricación de papel grandes y medianas tienen una carga eléctrica relativamente grande, con una carga eléctrica que oscila entre 40 y 120 MW.
Las empresas de fabricación de papel tienen una producción continua durante 340 días u 8160 horas durante todo el año, y la carga continua representa más del 90% de la carga de electricidad. En condiciones normales de producción, las fluctuaciones de carga son pequeñas.
En esta etapa, la mayoría de los motores de las empresas papeleras grandes y medianas suelen utilizar un nivel de tensión de 690 V, lo que reduce el número de motores con un nivel de tensión de 10(6) kV y aumenta el número de transformadores de distribución.
Hay dos tipos de transformadores de distribución: transformadores de distribución sumergidos en aceite y transformadores de distribución de tipo seco. Sus ventajas y desventajas incluyen los siguientes aspectos.
Muchas subestaciones de empresas de fabricación de papel están dispuestas en el edificio adjunto al taller artesanal. Afectado por la altura del piso de operación del taller artesanal, la altura de la sala del transformador sumergido en aceite puede no cumplir con los requisitos de ventilación y se requieren dos pisos;
Además, los transformadores de distribución sumergidos en aceite requieren una sala de transformadores de distribución separada debido a los requisitos de protección contra incendios, lo que ocupa una gran área de construcción y aumenta los costos de construcción civil.
El transformador de distribución de tipo seco se puede colocar en la misma habitación que el panel de distribución de energía de bajo voltaje y no hay requisitos especiales para la altura de la habitación.
El poder calorífico del transformador de distribución generalmente se estima en 1%~1.5% de la capacidad del transformador de distribución.
Los transformadores de distribución de tipo seco generalmente están aislados con resina seca y se enfrían con aire natural. Los transformadores de gran capacidad necesitan refrigeración por ventilador; si la sala es la misma que la sala de distribución de energía de bajo voltaje y la sala tiene requisitos de temperatura, el sistema de aire acondicionado y ventilación debe considerar la generación de calor del transformador, agregando un consumo de energía adicional.
Los transformadores de distribución sumergidos en aceite se basan en radiadores para disipar el calor y no es necesario agregar ningún dispositivo de ventilación cuando se encuentran con el área de la ventana.
Los transformadores de distribución de tipo seco no tienen posibilidad de incendiarse, mientras que los transformadores de distribución sumergidos en aceite pueden rociar o filtrar aceite cuando fallan, provocando un incendio.
Por lo tanto, el transformador de distribución sumergido en aceite debe colocarse en una sala de transformadores separada. El nivel de resistencia al fuego de la sala del transformador debe ser Clase I, la parte inferior del transformador debe estar equipada con un tanque de almacenamiento de aceite y la puerta de la sala del transformador también debe ser una puerta contra incendios Clase A.
Los transformadores de distribución de tipo seco se basan principalmente en el transformador para disipar el calor. Cuando se excede la corriente nominal, la bobina del transformador de distribución se sobrecalentará y no podrá disiparse, y la temperatura interna aumentará.
Si la sobrecarga está dentro del rango permitido del transformador de distribución, solo afectará la vida útil del transformador. Si excede el rango permitido del transformador, puede incendiarse o incluso provocar una explosión.
Por lo tanto, en general, los transformadores de distribución de tipo seco deben funcionar por debajo de la capacidad nominal, mientras que los transformadores de distribución sumergidos en aceite tienen una mejor capacidad de sobrecarga y permiten un tiempo de sobrecarga más prolongado. La capacidad de sobrecarga de los transformadores de distribución sumergidos en aceite y de tipo seco se muestra en la tabla.
| Overload capacity of oil-immersed and dry-type Distribution transformers | ||
| Overload multiple/time | Transformer allowable duration/min | |
| Dry-type transformer | Oil-immersed transformer | |
| 1.1 | 180 | |
| 1.2 | 60 | 150 |
| 1.3 | 45 | 120 |
| 1.4 | 32 | |
| 1.5 | 18 | |
| 1.6 | 5 | 45 |
| 1.75 | 45 | |
| 2 | 7.5 | |
Para transformadores de distribución de la misma capacidad, el precio de compra de los transformadores de distribución de tipo seco es mucho más alto que el de los transformadores de distribución sumergidos en aceite.
Tomando como ejemplo los transformadores de distribución de 2000 kVA, el precio de los transformadores de distribución de tipo seco es de 1,3 a 1,5 veces mayor que el de los transformadores de distribución sumergidos en aceite.
Transformador de distribución de tipo seco La serie SGB de transformadores de distribución de tipo seco aislantes no encapsulados está hecha de pintura DuPont de papel Nomak, que no es inflamable, no contaminante, de baja pérdida, segura, libre de mantenimiento, fuerte capacidad de sobrecarga y larga vida de servicio. Características tales como tamaño pequeño y peso ligero.
El precio de los transformadores de distribución de tipo seco de la serie SGB no es muy diferente al de los transformadores de distribución de tipo seco de la serie SCB.
La serie S9 de transformadores de distribución sumergidos en aceite tiene mayores pérdidas. A excepción de los transformadores que están en operación, este tipo de transformador básicamente no se selecciona para nuevos proyectos. Los productos actualmente seleccionados son en su mayoría las series S11 y S13.
Las medianas y grandes empresas de pulpa y papel tienen una gran carga de electricidad. El transformador de distribución de 690 (400) V utiliza alrededor de 20000 kW.
La pérdida del transformador de distribución es la más pequeña, pero aumentará la cantidad de transformadores de distribución.
Los principales talleres de producción de las grandes empresas de pulpa y papel tienen un tiempo de trabajo de 24 horas y una operación continua de 330 a 340 días, por lo que las fluctuaciones de carga son pequeñas.
El factor de carga del transformador de distribución se selecciona entre 0,55 y 0,65, y varias pérdidas son relativamente pequeñas.
Si se selecciona el transformador de distribución según el factor de carga, aumentará el número de transformadores, por lo que no se recomienda elegir según esta condición.
Aunque los transformadores de distribución de tipo seco aumentan los costos de adquisición, en comparación con los transformadores sumergidos en aceite, se reducen los costos de construcción civil, lo que favorece el diseño de los dispositivos de distribución de energía y reduce la posibilidad de incendio.
Sin embargo, el transformador de tipo seco y el panel de distribución de energía de bajo voltaje están dispuestos en la misma habitación. La salida de calor del transformador es generalmente del 1% al 1,5% de la capacidad del transformador, y se requiere la temperatura interior, lo que requiere un aumento en los costos de aire acondicionado.
La selección, configuración y gestión razonables de los transformadores de distribución tienen un gran potencial en términos de ahorro de energía y reducción del consumo. Con el crecimiento de la carga eléctrica, el número y la capacidad de los transformadores de distribución han aumentado gradualmente. Además de adoptar nuevos materiales de ahorro de energía y elegir nuevos transformadores de ahorro de energía para reducir las pérdidas al preparar los transformadores, también es necesario fortalecer la gestión de los transformadores de distribución y aprovechar al máximo las medidas de reducción de pérdidas de los transformadores de distribución.
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